电厂热能动力锅炉设计与燃料燃烧分析

文/任忠兴，阜新中科环保电力有限公司

1 引言

电厂是能源消耗非常多的场所，需要不断找寻新的燃烧调控技术，才能适应节能减排的要求。近年来，电厂通过引进新的热能动力锅炉和应用新型燃料技术，有效缓解了现阶段存在的电能供需矛盾。促进电能更为合理的利用以及调配，缓解资源短缺问题是电厂持续健康运转的基础条件。电力的生产过程是燃料燃烧，热传递，水的蒸发，过热蒸汽能量转换的过程。因此，电厂热能动力锅炉燃料及燃烧的分析非常重要。

2 电厂热能动力锅炉的燃料

在电厂中，热能动力锅炉常用的燃料主要有煤炭、重油、天然气等，尽管我国是个丰富的自然资源国，但出于经济价值考虑，石油、天然气等利用价值远远高于他们直接燃烧的价值，因此，我国主要采用煤炭等火力发电方式。锅炉的燃料中，可以被燃烧的那部分物质，主要包含了碳元素、氢元素和硫元素组成的物质。每一种用于锅炉的燃料，包含的燃烧物质构造与数量都有区别，因此，这些原料需要的氧气含量也会有差别。煤炭中的杂质会产生污染气体，这些污染气体直接排放至空气中，会造成大气污染，不符合节能减排要求，因此需要对这些废气进行进一步的处理。煤炭中的水分也是不可忽视的影响因素，这些水分随着煤炭进入锅炉，会造成煤炭的燃烧程度减小，进而降低引起火力发电的发电效率。

3 电厂热能动力锅炉燃烧方式

3.1 气体燃料燃烧

锅炉气体燃烧仍旧是长焰燃烧，而由于其燃烧面积过大，不会与气体之间产生直接性接触，因此称为扩散性燃烧。在气体燃烧过程中，需在喷射火焰环节，发挥扩散优势与空气实现切实结合，从而保证燃烧的整体效果良好，此时火焰燃烧长度也会随之增长。受烧嘴限制影响，气体燃烧无法与空气产生接触，但是在喷射的时候，需要在其他部分燃烧时接触空气，以保障火焰燃烧具备显著效果。由于空气具有一定的助燃性，火焰长度比较短，而其他部分燃烧与气体结合，就会进一步加速火焰喷射速度，因为速度不断加快，一般来说根本无法实时观测火焰具体形状与结构特性。

3.2 固体燃料燃烧

固体燃料燃烧主要存储在挥发性较差，且不具备挥发结构的固体燃料内。在实际燃烧时，结构表面主要产生CO2和CO。在实际燃烧条件允许的情况下，CO2通过氧化作用，转化成燃烧的CO结构。主要燃烧条件为熔点比较低，在实际燃烧中，因为无法充分与氧气接触，从而使得燃烧结构表面的可燃性明显降低，以此成为固体的燃烧形态。另外，固体燃烧在平时日常生活中的应用比较常见，例如蜡烛，在使用时，如果时间过长，那么就可以发现固体燃烧的特性。固体燃烧针对的是极易被燃烧分解的结构，所以燃烧时一般产生的烟雾都比较厚重，也可以被看作是结构燃烧不充分，造成固体燃烧。

4 电厂热能动力锅炉燃烧过程

4.1 预热阶段

一般预热的作用在于提升燃料的蒸发效果，让其可以快速的溶解，因此在开始燃烧前要实施烘干锅炉中的燃料。之后通过和热处理的形式实施增温。一般温度要保持在300℃以上，最高不能超于4 000℃的温度，在环境下煤炭的热力动能燃烧相对充分，可以有效地脱去煤炭中的水分，继而产生焦炭。

4.2 燃烧阶段，这一阶段燃料继续被加热，

温度继续升高，当达到一定程度时就会开始析出挥发分，进而形成热分解反应。当温度继续上升时，挥发分与氧的化学反应速度会加快，随后挥发分就会连续着火，在初期燃料表面覆盖的都是挥发分，阻滞了氧气与燃料的接触，燃烧的主体是燃料析出的物质，而随着挥发分的消耗，燃料最终得以与氧气进行接触，实现充分燃烧，物质得以充分发挥，待燃尽后，部分焦炭处于燃烧状态，此时即进入整个燃烧过程。为确保燃烧充分，这一阶段中必须引入氧气，满足燃烧需求，在燃烧阶段令氧气与燃料充分接触，达到强烈燃烧的状态，此时可充分释放热量，电厂热能动力锅炉的使用功能也得到充分发挥。为了保证整个燃烧阶段的质量，就需要合理控制氧气的投入以及整个锅炉的温度，如果空气过少则会导致燃料的不完全燃烧，造成损失，而空气过多则会影响整体的温度，同样也会影响整体的燃烧程度，降低了锅炉的热效率，同时也要给予充分的燃烧时间，确保其足够充分的燃烧。

4.3 燃尽阶段

燃料最后实施燃尽，所以对于燃尽阶段，在形成的焦炭中，可燃物质完成充分燃烧，所以锅炉内现实上剩下不多了。单单炭灰包裹内部，相对而言存在一些可燃性物质成分，一般到达这个过程的时候，依然需要相关氧气。如此才可以有效推动那些可燃物，可以实施相对充分燃烧，最后形成真正满足于群众日常每一项生产生活的热能。对于这个实际过程，燃烧进展特别缓慢，同时这过程中释放的那些热量，相对于燃烧过程而言也会非常少。

5 结语

电厂热力锅炉种类较多，其实际的应用效果也有着一定的差异。这便使其在应用过程中需根据实际的环境情况及电厂的实际条件来选择适宜的锅炉燃烧种类，从而提升锅炉燃烧的经济效益。因而在未来阶段相关工作的开展过程中，要对电厂热能动力锅炉的实际燃烧原理进行充分研究，从而有效地解决电厂热能动力锅炉燃烧中存在的问题，以便于推动电厂热能动力锅炉有用的规范化与标准化发展。